Brûleur de combustibles liquides à pulvérisation mécanique à grande variation de débit pour une faible variation de l'angle de divergence du cône de combustible pulvérisé Les brûleurs destinés à la pulvérisation des com bustibles liquides emploient souvent le procédé dit à pulvérisation mécanique qui consiste à utiliser la pres sion à laquelle on a préalablement porté le combus tible pour donner à celui-ci, dans une chambre spé cialement établie à cet effet, une grande vitesse de rotation qui, dans un orifice terminal de plus petit diamètre, se combine avec sa vitesse axiale,
pour donner au jet final une forme conique à génératrice linéaire ou curviligne, de diamètre suffisamment croissant pour que sous la double action de l'aug mentation de circonférence et de la détente, le film liquide éclate en fines gouttelettes.
On prouve et constate que, dans les brûleurs utilisant ce principe de pulvérisation, le débit est proportionnel à la racine carrée de la pression à laquelle est porté le combustible si le brûleur est à caractéristiques constantes et à circuit unique, c'est- à-dire si le combustible qui arrive dans ledit circuit unique passe en totalité par l'orifice de sortie.
Cette variation de débit, proportionnelle à la racine carrée de la pression, ayant été jugée insuf fisante, il a été conçu un certain nombre de brûleurs, dits à débit variable, dans lesquels la variation de débit est obtenue par des moyens complémentaires. agissant sur les caractéristiques de fonctionnement du brûleur. Ces moyens sont généralement La variation des sections que traverse le combus tible au moment de sa mise en rotation, ou même après ; la dérivation d'une certaine quantité de combus tible après sa mise en rotation ; l'apport à une quantité primaire de combustible animée d'un mouvement de rotation d'une quantité de combustible secondaire animé ou non, d'une vitesse circonférentielle.
Mais quel que soit le procédé adopté pour réa liser la variation du débit on ne peut éviter que la conicité du jet qui quitte l'orifice de sortie du brû leur soit variable dans des proportions souvent impor tantes, et toujours préjudiciables au bon fonctionne ment de l'ensemble de combustion que constituent le brûleur et le carter de distribution d'air qui l'en toure ou le complète.
On montre par le calcul, et constate expérimen talement que dans les brûleurs à débit variable, réa lisés comme il vient d'être dit, l'angle de divergence du jet pulvérisé est grand aux petits débits et petit aux gros débits.
On constate aussi que lorsque le jet pulvérisé quitte le brûleur à grande divergence l'action aéro dynamique du courant d'air de combustion sur les particules de combustible est insuffisante pour redres ser leur trajectoire. Ces particules traversent alors ledit courant d'air et forment dans le foyer des zones fumeuses mal alimentées en carburant.
En outre, aux gros débits la diminution de la divergence entraîne un allongement de la flamme qui s'accommode souvent très mal de la forme et des dimensions de la chambre de combustion.
Toutes ces considérations montrent bien l'intérêt qu'il y a à stabiliser la divergence, ou, au moins à limiter ses variations.
Le brûleur selon l'invention a pour but de per mettre une variation étendue des débits pour une faible variation de l'angle de divergence du cône de combustible pulvérisé ; il comprend deux pulvérisa teurs distincts munis chacun de moyens pour mettre en rotation le combustible qui les alimente, l'un débitant dans l'axe de l'autre de façon telle que le jet divergent émis par le pulvérisateur primaire placé en amont parvienne à l'orifice du pulvérisateur secon daire placé en aval, dans l'axe du jet divergent de combustible en rotation émis par ledit pulvérisateur secondaire, l'orifice de sortie du pulvérisateur pri maire étant plus petit que l'orifice de sortie du pul vérisateur secondaire,
et le pulvérisateur primaire comportant des moyens pour faire varier son débit.
Le dessin annexé représente schématiquement, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du brû leur objet de l'invention.
La fig. 1 représente en coupe axiale un brûleur tel qu'on pourrait le concevoir, comme dit plus haut, pour réaliser partiellement les avantages du brûleur selon l'invention, c'est-à-dire sans moyens pour faire varier le débit du brûleur primaire.
Les fig. 2 et 3 sont des coupes radiales des chambres de rotation respectivement du pulvérisateur primaire et du pulvérisateur secondaire.
Les fig. 4, 5, 6, 7, 8, 9 et 10 sont des coupes axiales de diverses formes d'exécution du brûleur objet de l'invention.
La fig. 11 est une coupe radiale de la chambre de rotation du pulvérisateur secondaire du brûleur de la fig. 10.
La forme d'exécution du brûleur de la fig. 4 comprend un pulvérisateur secondaire à débit cons tant, A représente des voies tangentielles d'arrivée du fluide, B la chambre de rotation secondaire, C la buse de sortie, et le pulvérisateur primaire est réalisé par un ensemble à débit variable fonctionnant d'après le principe de variation de débit par retour d'une partie variable du liquide en rotation, D repré sentant les voies tangentielles primaires, E la buse primaire, F l'orifice de retour.
Dans la forme d'exécution de la fig. 5 le pulvé risateur secondaire est réalisé comme précédemment, le pulvérisateur primaire est réalisé par un ensemble à débit variable fonctionnant d'après le principe de variation de débit par apport en rotation d'une quan tité variable de combustible dans la chambre de rota tion unique du primaire, G représentant les voies tangentielles du primaire, H les voies tangentielles du circuit d'apport au primaire.
Dans la forme d'exécution de la fig. 6 l'apport variable de combustible dans la chambre primaire se fait sans rotation, I représentant les voies tangen tielles du primaire, J représentant un orifice annu laire par lequel arrive l'apport complémentaire au primaire. A noter que cet apport complémentaire au primaire pourrait aussi bien être fait par un orifice central ou des orifices divers au lieu d'un orifice annulaire.
Dans la forme d'exécution de la fig. 7, l'apport au primaire est réalisé dans une chambre de rotation séparée de celle du primaire proprement dit, K repré sente la chambre de rotation d'apport au primaire, L les voies tangentielles d'apport, M la buse de sépa ration de la chambre primaire et de la chambre d'apport.
Dans la forme d'exécution de la fig. 8, la varia tion de débit du primaire est obtenue en faisant varier la section des voies tangentielles, N représente les voies tangentielles, O un obturateur découvrant de façon variable lesdites voies tangentielles.
Dans la forme d'exécution de la fig. 9 l'apport complémentaire au primaire est réalisé à l'avant du primaire proprement dit ; P représente les voies tan gentielles du primaire réalisant le débit minimum, Q représente les voies tangentielles d'apport complé mentaire au primaire, R représente la buse finale dans laquelle se mélangent le débit du primaire pro prement dit, et le débit de l'apport complémentaire.
Dans toutes ces formes d'exécution, la variation du débit primaire peut être obtenue en faisant varier la pression du combustible.
Dans le brûleur décrit, on se trouve en présence de deux gammes de débit, l'une obtenue avec le pulvérisateur primaire, comprise entre le débit mini mum et un certain débit moyen, et l'autre obtenue par ouverture progressive du pulvérisateur secon daire, et c'est l'ensemble de ces deux gammes de débit qui - entre le débit minimum du pulvérisateur primaire, et la somme des débits maxima du pulvé risateur primaire et du pulvérisateur secondaire détermine la variation totale de débit du brûleur.
On peut remarquer que si, par exemple, le débit minimum du pulvérisateur primaire est de 100 litres, son débit maximum 316 litres, et l'apport du pulvé risateur secondaire 684 litres, le débit du brûleur combiné évolue entre 100 et 1000 litres sans que la variation propre à chacun des deux brûleurs com posants dépasse le rapport
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pour le pulvérisateur primaire, et 10 pour le pulvérisateur secondaire,
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et cela a pour consé quence fondamentale de ne pas perturber de façon appréciable la qualité de la pulvérisation, comme cela ne manquerait pas d'avoir lieu, si l'on deman dait au pulvérisateur primaire, réalisant seulement le débit minimum de 100 litres,
l'énergie de rotation et la vitesse résultante nécessaire au moment où le pul vérisateur secondaire commence à débiter.
Dans chacune de ces gammes de variations rela tivement faible du débit, la divergence varie, mais dans des limites très acceptables d'ailleurs corrigées en grande partie par l'action en stabilisation rappe lée précédemment, résultant du passage du débit minimum à grande divergence à travers des orifices successifs de diamètres différents r et R.
Il est à remarquer que l'utilisation de la dispo sition montrée à la fig. 4 a pour autre conséquence de permettre au primaire la réalisation de débits peu importants à travers des voies tangentielles à section non microscopique et cela présente un intérêt tout particulier pour la réalisation d'un brûleur à faible débit.
L'ouverture ou la fermeture du circuit d'alimen tation primaire, se fait avec des appareils de réglage connus.
Dans toutes les formes d'exécution décrites, il a été admis pour simplifier les explications, que le pul vérisateur secondaire était du type à débit constant.
On peut concevoir aussi des formes d'exécution dans lesquelles le brûleur secondaire à son tour est d'un type à débit variable.
Les fig. 10 et 11 montrent en coupe longitu dinale et transversale par l'axe de la chambre secon daire, un brûleur dans lequel le pulvérisateur pri maire est du type à retour, et le pulvérisateur secon daire à deux circuits est à débit variable par apport de combustible, S représente les voies tangentielles du pulvérisateur primaire, T représente l'orifice ter minal, U le conduit de retour, VI les voies tangen tielles du premier circuit secondaire, et V2 les voies tangentielles du deuxième circuit secondaire.
Avec cette disposition, on peut réaliser une gamme de débit avec le pulvérisateur primaire, et deux dans le pulvérisateur secondaire, soit un total de trois gammes.
On pourrait concevoir un plus grand nombre de circuits dans chacun des pulvérisateurs primaires et secondaires pour échelonner davantage les allures de fonctionnement.